Question

图1－2－24中A、B汽缸的长度为L＝30 cm，横截面积为S＝20 cm²，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A内有压强p_A＝2.0×10⁵ Pa的氮气，B内有压强p_B＝1.0×10⁵ Pa的氧气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．

(1)求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；

(2)活塞C移动过程中A中气体对外做功为25 J，则A中气体是吸热还是放热？吸收或者放出的热量为多少？(假定氧气和氮气均为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略)

Answer 1

解析　(1)由玻意耳定律

对A部分气体有：p_ALS＝p(L＋x)S

对B部分气体有：p_BLS＝p(L－x)S

代入相关数据解得

x＝10 cm

p＝1.5×10⁵ Pa.

(2)气体发生等温变化，内能不变，ΔU＝0

活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功25 J，W＝－25 J

根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q

所以Q＝－W＝25 J，故A中气体从外界吸热，吸收的热量为25 J.

答案　(1)10 cm　1.5×10⁵ Pa　(2)吸热　25 J